Le jour où les électeurs brésiliens ont choisi Jair Bolsonaro comme nouveau président n'était pas un bon jour pour les efforts visant à atténuer le changement climatique. Pendant la campagne électorale, le populiste déclaré et homme fort potentiel a juré de mettre fin à "l'activisme environnemental" de ses prédécesseurs. Les gouvernements brésiliens précédents n'étaient pas exactement des partisans zélés des mesures de lutte contre le changement climatique. Mais ce que Bolsonaro a promis de mettre en œuvre depuis son investiture en janvier 2019 équivaut à une attaque à grande échelle contre les tentatives de la communauté internationale de limiter les effets des gaz à effet de serre sur les températures futures.

La forêt tropicale humide représente plus de 3 millions de kilomètres carrés de l'intérieur brésilien, une vaste zone comprenant des paysages en grande partie vierges - et dans le contexte du changement climatique, un énorme puits de carbone. Les arbres absorbent le dioxyde de carbone (CO 2 ), la convertir en biomasse et la stocker pendant de longues périodes. Quelque 10 pour cent de la forêt vierge du Brésil (une superficie de la taille de l'Allemagne) ont été détruits au cours des 30 dernières années environ. Les principaux coupables ont été la déforestation - au mieux, semilegal—et défrichage sur brûlis pour l'agriculture. La forêt a été remplacée par des ranchs de bétail et des champs de soja. Les prédécesseurs immédiats de Bolsonaro avaient pris des mesures pour réduire le taux de perte de forêts ces dernières années, mais ces efforts semblent maintenant voués à l'échec. Comme le dit l'hebdomadaire allemand Die Zeit, « La ceinture verte de notre planète a-t-elle un avenir ?

Julia Pongratz a été nommée à la chaire de géographie physique et systèmes d'utilisation des terres à LMU l'année dernière, et ses recherches portent sur cette question. Elle surveille le rythme et l'étendue de ces « changements dans l'utilisation des terres » (le terme neutre privilégié par les chercheurs en climatologie) dans les forêts tropicales humides brésiliennes et ailleurs dans le monde et essaie de quantifier les effets de la conversion de la forêt en terres cultivées ou en pâturages, ou des forêts mixtes en monocultures. Elle veut quantifier l'impact de tels changements, et les interactions qu'ils sont susceptibles de déclencher sur l'effet de serre. Mais elle aimerait également savoir quelles formes d'utilisation des terres et de gestion des forêts pourraient aider à réduire le rythme de la tendance au réchauffement climatique.

La tendance est claire-up!

Pongratz montre un graphique qui n'est pas difficile à comprendre. Il montre une seule ligne rouge, et bien que l'on puisse discerner des variations saisonnières ou annuelles mineures, sa portée est claire et indéniable. En effet, cela semble impliquer que nous pouvons dire adieu à tout espoir de modérer le rythme du réchauffement climatique. L'intrigue représente l'augmentation inexorable du niveau de CO 2 dans l'atmosphère. La tendance est indéniable :à la hausse. Au cours des 50 dernières années seulement, la concentration de ce gaz à effet de serre a augmenté d'environ 20 %. « Malgré les accords internationaux visant à protéger le climat, il n'y a pas eu de réduction perceptible du taux d'augmentation du CO 2 dans l'atmosphère, " dit Pongratz. " Mais sans ces efforts, la pente de la courbe serait probablement encore plus raide."

D'après les analyses des archives historiques réalisées par le Global Carbon Project, dont Pongratz est membre, les activités humaines ont entraîné la libération d'environ 660 gigatonnes de carbone depuis 1750, soit environ 2,4 tératonnes de CO 2 . Mais la hausse vraiment significative du CO 2 les niveaux ont commencé avec l'industrialisation, et il s'est depuis accéléré à un rythme rapide. Seulement environ 40 pour cent de ces émissions sont restées dans l'atmosphère et ont contribué à l'effet de serre, mais cette valeur est maintenant plus proche de 45 pour cent. Du reste, une moitié était occupée par les océans et l'autre moitié par les sols et la végétation.

Ces chiffres montrent déjà l'importance de la végétation – et le rôle prééminent des activités humaines – pour le climat mondial. Avant de passer à LMU, Julia Pongratz travaillait sur ce sujet depuis plusieurs années dans ce qui est probablement le principal centre allemand de recherche sur le climat, l'Institut Max Planck (MPI) de météorologie à Hambourg, où elle a dirigé un groupe de recherche junior Emmy Noether sur "La gestion des forêts et le système terrestre, " financé par la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).

Environ les trois quarts de la surface terrestre (libre de glace) de la Terre sont directement exposés à l'influence humaine. Au fil de l'histoire, les gens ont anéanti la végétation d'origine sur environ un quart de cette zone. Environ les deux tiers du reste sont maintenant soumis à divers modes de culture. En outre, environ un quart de la production primaire nette annuelle de la Terre (c'est-à-dire la quantité de biomasse végétale générée annuellement) est consommée pour répondre aux besoins de l'homme. Ce niveau d'exploitation du monde naturel a un impact sur le climat. Environ un tiers de tout le CO 2 libérée par les activités humaines jusqu'à aujourd'hui peut être attribuée à la destruction de la végétation naturelle.

L'effet modérateur de la transpiration

Quelle est alors l'importance des effets de la destruction à grande échelle de la végétation naturelle ? Dans le contexte du changement climatique, l'attention s'est longtemps portée presque exclusivement sur la combustion de combustibles fossiles pour fournir de l'énergie à des fins de chauffage, procédés industriels et transports. En effet, Les combustibles fossiles sont actuellement la principale source d'émissions de carbone. Les changements dans l'utilisation des terres représentent environ 10 pour cent de la quantité de CO 2 annuellement émis dans l'atmosphère, " dit Pongratz. Cela peut sembler peu, mais un autre facteur entre ici en jeu :la production agricole est également associée au rejet de gaz à effet de serre autres que le CO 2 —protoxyde d'azote (N2O) issu des engrais, méthane (CH4) issu de l'élevage bovin et de la riziculture. Lorsque ces gaz sont inclus, l'utilisation des terres représente près d'un tiers des émissions totales de gaz à effet de serre. Dans de nombreux pays à faible revenu et peu industrialisés, l'utilisation des terres contribue davantage à l'effet de serre que la combustion de combustibles fossiles. Et le Brésil, d'une superficie de 8,5 millions de km ² , en tête de liste des émissions attribuables à l'utilisation des terres.

Ainsi, le défrichement perturbe inévitablement le cycle du carbone. De plus, non seulement les processus biochimiques ont un impact sur l'effet de serre, plusieurs mécanismes purement physiques jouent également un rôle. Par exemple, l'albédo de la planète (la fraction de la lumière solaire réfléchie dans l'espace) augmente lorsque le feuillage dense des forêts est remplacé par des champs de blé. Cela a un effet rafraîchissant, mais elle est plus que compensée par l'échauffement qui accompagne la perte de transpiration due à la diminution de la surface foliaire. Dans une forêt tempérée, le rapport entre la surface foliaire et la surface est de 7 à 1, et dans une forêt tropicale, il peut atteindre 12:1. Par conséquent, l'évaporation de l'eau des feuilles des arbres a un effet de refroidissement bien plus important que la transpiration d'un champ planté de céréales.

Un tel local, des changements à petite échelle dans les bilans d'eau et de chaleur peuvent également avoir un impact à des échelles beaucoup plus grandes, car la circulation atmosphérique peut les transporter vers des régions plus éloignées. Le groupe de Pongratz a récemment développé un moyen de faire la distinction entre les effets locaux et distants. "Jusqu'à maintenant, les effets à distance ont souvent été ignorés car les données d'observation ne renseignent que sur les variations locales. ¬– Et ce n'est pas tout. Le système climatique ne réagit pas de façon linéaire, comme le souligne Pongratz. "En ce qui concerne le changement des températures locales, cela fait une différence que les premiers 10 pour cent ou les derniers 10 pour cent des arbres d'une forêt aient été abattus."

Comment alors intégrer l'impact des changements d'occupation des sols dans les modèles climatiques ? "Quand j'ai terminé mes études de premier cycle en 2005, il venait de devenir possible de simuler le cycle du carbone et les processus associés pertinents pour le climat dans des modèles globaux à grande échelle. « Ce furent les premiers vrais modèles du « système terrestre », qui sont désormais monnaie courante. Mais au début, ils étaient révolutionnaires, " explique Pongratz. Le MPI de Hambourg a développé son propre modèle, dans laquelle les interactions entre l'atmosphère, les océans et la végétation pourraient être simulés de manière réaliste. "Ce type de modèle global couplé est particulièrement complexe et coûteux en calcul, " Elle ajoute.

Les registres paroissiaux fournissent des données pour les modèles climatiques

CO 2 reste dans l'atmosphère pendant très longtemps et, contrairement au méthane, il n'y est pas chimiquement dégradé. Tant de CO 2 émis depuis plusieurs milliers d'années est toujours là, et doit être ajouté aux émissions actuelles. Jusqu'en 2005, personne n'avait sérieusement tenté de reconstituer la dimension historique du processus. Dans son doctorat. thèse, Julia Pongratz a quantifié la croissance de l'utilisation des terres à l'échelle mondiale, comme proxy pour le CO 2 Libération, sur la période de 800 à 1850. L'ouvrage s'appuie sur des sources documentaires secondaires, utiliser des registres tels que les registres paroissiaux pour estimer les niveaux de population avant l'ère des données de recensement précises. Étant donné que le commerce mondial était négligeable, ces données permettent d'estimer la superficie totale des terres à usage agricole, et la quantité de forêts perdues à cause de la déforestation. Pongratz est arrivé à une charge d'émissions d'environ 100 gigatonnes pour le millénaire avant le début de l'industrialisation à grande échelle.

En 2014, elle a contribué à un projet qui a amené les climatologues à repenser leurs modèles. L'étude a démontré que la déforestation et la gestion des terres affectent en réalité le climat dans des proportions très similaires. "Garder une forêt, mais le gérer, modifier sa composition en espèces, peut modifier les températures locales autant que le fait la déforestation massive. C'est quelque chose qui avait été ignoré par les climatologues jusque-là, " dit Pongratz. L'année dernière, un autre rapport dans lequel elle a été impliquée est paru dans la principale revue La nature . Cette étude a mesuré l'effet des mêmes facteurs sur la capacité de stockage de carbone. Les auteurs ont conclu que, en l'absence d'influence anthropique, la végétation sur pied pourrait séquestrer environ 900 gigatonnes de carbone. Le chiffre actuel est de l'ordre de 450. La différence peut être attribuée plus ou moins également aux changements dans la couverture et la gestion des terres. « Dans un troisième article, nous avons confirmé ces estimations d'ordre de grandeur dans des études de modélisation. Nous devons donc étendre nos modèles globaux pour inclure l'impact de la gestion des terres. mais aussi parce que davantage de données à plus petite échelle sont nécessaires pour refléter de manière adéquate la nature disparate de l'utilisation des terres sur le terrain.

Une équipe de climatologues réunie sous les auspices des Nations Unies est désormais engagée sur le Global Carbon Project, une tentative ambitieuse de construire une image détaillée et précise de la répartition des émissions mondiales. Pongratz coordonne ses efforts pour estimer le niveau d'émissions attribuables à l'utilisation des terres. Dans une étude, les chercheurs prévoient de calculer la taille des stocks de biomasse en Europe sur la base de données de télédétection. L'objectif est d'utiliser ces données d'observation pour construire des modèles à haute résolution.

Pongratz est également associé au Groupe d'experts international sur l'évolution du climat (GIEC) – en tant que co-auteur des rapports du GIEC et en tant que coordinateur de deux projets sur le fonctionnement du cycle du carbone et sur les changements dans l'utilisation des terres. Le titre de jeu de mots qu'elle a choisi pour sa conférence inaugurale à LMU reflète l'étendue de son engagement personnel :« Ackern für den Klimaschutz » (approximativement traduisible par « Travail de terrain ardu pour l'atténuation du changement climatique »). Mais son intervention portait en fait sur la question de savoir si des formes spécifiques d'utilisation des terres pouvaient aider à limiter suffisamment l'impact négatif du changement climatique pour maîtriser le processus.

Une variante terre-à-terre

Pendant ce temps, ce qu'on appelle les technologies à émissions négatives, qui visent à extraire le carbone de l'atmosphère en le stockant dans différents réservoirs, ont pris de l'importance. Une variante véritablement « au sol » de cette approche consiste simplement à planter des arbres à grande échelle. Un modèle développé par Pongratz et son collègue hambourgeois Sebastian Sonntag suggère que, si cela se faisait uniquement dans des zones qui ne sont plus nécessaires à la production agricole, l'augmentation du CO atmosphérique 2 les niveaux projetés pour l'année 2100 pourraient être réduits beaucoup plus qu'on ne le pensait auparavant. Un « scénario plausible » indique qu'il réduirait la température mondiale moyenne d'environ 0,3 °C.

Comme Pongratz le voit maintenant, la question est aussi claire qu'urgente. Les efforts mondiaux actuels pour atténuer le changement climatique ne sont pas à la hauteur de la tâche. Seuls certains des objectifs énoncés dans le protocole de Kyoto peuvent être atteints. L'Accord de Paris de 2015 est encore moins efficace, car il permet aux pays de fixer leurs propres objectifs d'émissions. A moins que la population mondiale, les industriels et les politiques changent fondamentalement leur approche de la gestion et de l'utilisation des ressources naturelles, ces mesures échoueront, dans une large mesure, à atteindre leur objectif défini de limiter l'augmentation de la température mondiale moyenne (par rapport aux niveaux préindustriels) à 1,5 °C. « Sur la base des tendances actuelles, la hausse sera plus proche de 3 degrés C, " dit Pongratz.

"Nous n'avons pas beaucoup de temps pour modifier fondamentalement le système, » prévient-elle. Les différents scénarios que les chercheurs du monde entier ont testés dans leurs modèles informatiques s'accordent tous sur un point :le CO global net 2 les émissions doivent être réduites à zéro d'ici le milieu du siècle, et être encore réduit, à des valeurs négatives, après. Afin d'atteindre cet objectif, "les émissions doivent atteindre leur pic bien avant l'an 2030."

"Quand je suis entré dans le domaine de la recherche sur le climat, " se souvient Julia Pongratz, « simplement comprendre le fonctionnement du système était l'objectif principal. Maintenant, avec 1,5° cible en question, mon travail est devenu beaucoup plus urgent. » Les politiques privilégiées par Jair Bolsonaro ne sont que l'un des nombreux obstacles qui s'opposent à une réponse efficace au changement climatique.